Раздел 5. Общая циркуляция атмосферы (стр. 4 )

Зоне действия пассат свойственны очень характерные погодные условия. Двигаясь к экватору, на более теплую поверхность, пассатное течение в нижних слоях тропосферы приобретает неустойчивую стратификацию, когда устанавливаются очень большие вертикальные градиенты температуры. Возникает оживленная конвекция со скоростями восходящих потоков порядка 2.5-4 м/с и образование кучевых облаков. Но конвективные потоки не достигают больших высот. Уже на высотах порядка 1200-2000 м в области пассатов располагается задерживающий слой с инверсией температур. Эти значительные по мощности инверсии связаны с оседанием воздуха в антициклонах и отличаются устойчивостью и продолжительностью. Облака не получают большого вертикального развития, не достигают уровня оледенения, который в тропиках лежит выше 5 км. Поэтому из облаков или вовсе не выпадает осадков, или выпадают незначительные кратковременные мелкокапельные дожди из слоисто-кучевых облаков.

Пассаты обоих полушарий разделены переходной зоной с неравномерными, часто слабыми, но иногда и довольно сильными ветрами. В этой зоне наблюдается сходимость воздушных течений, поэтому она получила название внутритропической зоны конвергенции. Вследствие сходимости ветра конвекция здесь усилена и развивается до больших высот. Сильные восходящие движения прорывают пассатную инверсию, облака превращаются в мощные кучево-дождевые, и из них выпадают обильные осадки ливневого типа.

В некоторых областях Земли перенос воздуха в нижней части тропосферы носит название муссонов. Муссоны - это устойчивые сезонные режимы воздушных течений с резким изменением преобладающего направления ветра от зимы к лету и от лета к зиме. В каждой муссонной области есть летний муссон и противоположный ему по направлению зимний. Кроме ветров основных направлений есть ветры и других направлений, особенно в переходные сезоны, но их повторяемость невысокая. Устойчивость муссонов связана с устойчивым распределением атмосферного давления в течение каждого сезона, а их сезонная смена - с коренными изменениями в распределении давления от сезона к сезону.

Муссонная циркуляция преобладает в бассейне Индийского океана: почти над всем северным Индийским океаном, над Индостаном, Индокитаем, Южным Китаем, Индонезией, над низкими широтами южного Индийского океана вплоть до Мадагаскара и северной Австралии, а также над большими площадями в Экваториальной Африке. Сильное развитие муссонов в этой области связано со своеобразием географических условий: с наличием к северу от Индийского океана огромного материка Азии и распространением материка Африки на оба полушария.

Непосредственное условие режима тропических муссонов заключается в сезонном изменении положения субтропических антициклонов и экваториальной депрессии. Экваториальная депрессия, как было сказано выше, в июле смещается в более высокие широты северного полушария, особенно на материках, а в январе отодвигается в южное полушарие. Субтропические антициклоны также смещаются то к северу (в июле), то к югу (в январе). Вследствие этого, в некоторых областях по обе стороны экватора происходит резкое сезонное изменение преобладающих барических градиентов, и, следовательно, преобладающих ветров. При этом зимний муссон совпадает по своему направлению с пассатом: он дует по обращенной к экватору периферии субтропического антициклона данного полушарий. Летний муссон противоположен пассату, он имеет западное направление и дует по обращенной к экватору периферии экваториальной депрессии. Таким образом, смена тропических муссонов есть смена преобладающих восточных ветров в тропиках на преобладающие западные ветры и обратно.

Следует отметить, что резкое сезонное изменение барических градиентов наблюдается не повсеместно. Если по обе стороны экватора находится океан, то указанные сезонные смещений зон давления невелики и муссоны не получают особого развития. Над материками, особенно над Африкой, распределение давления меняется от января к июлю сильно, что и приводит к возникновению в широкой полосе приэкваториальной Африки тропических муссонов. Мощные тропические муссоны в бассейне Индийского океана объясняются тем, что сезонные изменения температуры полушарий здесь усилены огромным материком Азией, прогретым летом и охлажденным зимой. Над южной Азией происходит резкая смена низкого давления на высокое и обратно с соответствующей муссонной циркуляцией. В южной части Индийского океана муссоны распространены меньше, за исключением Австралии, где сезонные изменения температуры материка также сильно влияют на распределение давления.

Зимний тропический муссон в бассейне северного Индийского океана принято называть северно-восточным, а летний юго-западным. Эти преобладающие направления ветров у земной поверхности связаны в основном с влиянием трения. На востоке Китая изобары ближе к меридиональному распределению, чем к зональному, поэтому зимний муссон здесь - северный или северно-западный, летний - южный или юго-восточный.

Преобладание переноса воздуха зимой с материка на океан, а летом с океана на материк приводит к важным особенностям погоды и климата районов тропических муссонов: с летним муссоном совпадает дождливый сезон, а резко выраженный сухой сезон - с зимним муссоном.

5.11.Тропические циклоны.

В атмосфере тропической зоны часто возникают слабые атмосферные возмущения, как правило, это тропические депрессии. Перемещаются эти депрессии медленно, преимущественно с востока на запад, в общем направлении переноса воздуха внутри тропиков. В некоторых случаях тропические возмущения усиливаются настолько, что сила ветра в них достигает 20 м/с и более. Диаметр такого возмущения порядка нескольких сотен км (атлантические возмущения имеют следующие размеры: диаметр зоны с ураганными ветрами порядка 20-150 км, зоны ливневых осадков 100-400 км, тихоокеанские, соответственно, -20-200 км и 200-900 км). Эти возмущения со штормовыми или ураганным ветрами носят название тропических циклонов; в зависимости от силы ветра их называют тропическими штормами (скорость ветра 18-33 м/с) или тропическими ураганами (скорость ветра более 33 м/с). Районы их возникновения лежат между 200 и 50 широты в каждом полушарии. Ближе к 5 0 к экватору циклоны наблюдается редко, так как отклоняющая сила вращения земли здесь слишком мала. Тропические циклоны развиваются только над морем. Правда, по данным, полученным с помощью спутников, тропические циклоны могут возникать над Африкой, но ураганной силы ветры в них достигают только над океаном. Максимум повторяемости тропических циклонов приходится на лето и осень данного полушария, когда поверхность океана сильно нагрета (не менее 270) и зона конвергентности не слишком близка к экватору. Указанные условия- удаленность зоны внутритропической конвергентности и высокая температура воды отсутствуют в южной части Атлантического океана и на востоке Тихого океана; и тропические циклоны здесь не возникают.

Возникший тропический циклон сначала перемещается, в общем, с востока на запад, затем отклоняется к высоким широтам. Если он попадает на материк, оставаясь еще в тропиках, он быстро затухает над сушей. Но если циклон достигнет широт, близких к тропику (20-300), оставаясь над океаном, он огибает с запада субтропический антициклон и выходит из тропиков, меняя свое направление на юго-западное. Точка, где происходит смена направления называется точкой поворота, а траектория перемещения такого циклона будет напоминать параболу с вершиной, обращенной к западу.

Скорость перемещения тропических циклонов внутри тропической зоны мала - 10-20 км/ч (ее не следует смешивать со скоростью ветра в самом циклоне). При выходе из тропической зоны скорость циклона возрастает до скоростей внетропических циклонов.

Вполне сформировавшийся тропический циклон представляет собой округлую область пониженного давления диаметром в несколько сотен км (до 1000 км), при этом давление в центре циклона падает до значений давления в глубоких внетропических циклонах (до 970-960 гПа).В отдельных случаях давление падает до рекордных значений -885 гПа. Вследствие малой площади и большой глубины циклона барические градиенты в нем очень велики и, следовательно, очень велики скорости ветра. Барические градиенты доходят до 15 гПа на градус, скорости ветра до 30-50 м/с. Наблюдались скорости ветра до 65 м/с, а судя по производимым разрушения отдельные порывы ветра могут иметь скорость до 100 м/с.

Облачность в тропическом циклоне представляет собой сплошное гигантское грозовое облако, из которого выпадают сильные ливневые осадки и наблюдаются грозовые явления большой интенсивности. В самом центре циклона обычно находится небольшая зона (десятки км в диаметре), свободная от мощных облаков и со слабыми ветрами - так называемый глаз бури или глаз циклона. Сильные восходящие движения, господствующие в основной части тропического циклона в это области сменяются нисходящими. Облака циклона окружают глаз циклона в виде амфитеатра, поднимаясь до высот 10-14 км.

Температура воздуха в циклоне повышена по сравнению с окружающей атмосферой, что связано с выделением большого количества скрытого тепла при конденсации. Распределение температуры равномерно, а вертикальная стратификация очень неустойчивая. В глазе циклона наблюдается еще более высокие температуры, связанные с нисходящим движением воздуха, но стратификация устойчивая.

При своем движении тропический циклон вызывает сильнейшие волнений на море, угрожающее катастрофой судам. Плоские берега, вблизи которых проходит циклон, иногда затапливаются гигантскими волнами до 10-15 м высотой. Задевая сушу, тропический циклон может привести к опустошению многочисленных селений и целых городов ураганными ветрами и наводнениями. Например, тайфун "Вера" (1959 г), перемещавшийся со скоростью ветра до 90 км/час, оставил без крова более полутора миллионов жителей Японии, ураган "Хьюго", далеко не исключительной силы, (1989 г) захватив прибрежную часть Техаса и Луизианы, унес около 400 человеческих жизней, причинив убытки в 150-200 млн долларов. В 1963 г. ураган "Флора" задержавшись над Кубой на несколько суток, опустошил восточные провинции острова, унеся более 3000 человеческих жизней, главным образом в результате наводнения. В южной части Индийского океана, на побережье Австралии, в 1974 году ураган “Трэйси” стер с лица земли город Дарвин. Разрушительная сила циклона связана с выделением гигантской энергии. Подсчитано, что тропический циклон диаметром 700 км ежесекундно выделяет энергию, эквивалентную взрыву 5 атомных бомб хиросимского типа.